Учебник

иумеренных широтах они образуются в высокогорных районах, при этом чем ближе к экватору, тем на больших высотах происходит образование ледников. В достаточно влажных полярных областях они образуются в мелководном море

ина высоте от 0 до 50-70 м, на Аляске – на высоте 1500 м, в Гималаях – на высоте 5100-6000 м. Уровень, выше которого образуется ледник, называется сне-

говой линией.

2.Большое количество осадков в виде снега. Понятно, что для образования крупного ледника необходимо, чтобы в районе накопилось достаточно много первичного материала, из которого впоследствии образуется тело ледника, а таким материалом является снег. В зависимости от количества выпадающего снега может изменяться и положение снеговой линии. Так, на Западном Кавказе, где выпадает значительно больше снега, снеговая линия располагается на высоте 2700 м, а на Восточном Кавказе – со значительно меньшим количеством выпадающего снега – она находится на высоте 3800 м.

3.Благоприятные условия для сохранения выпавшего снега. Такие условия существуют на пологих склонах с затруднённым скатыванием снежных масс; во впадинах, защищённых от ветра и солнечных лучей. Наиболее благоприятны в этом отношении горные долины, кары и прочие понижения рельефа

ввысокогорных районах.

Механизм образования ледников таков: снег накапливается в течение зимнего сезона в благоприятных условиях (в понижениях рельефа) в таком количестве, которое не успевает растаять за летний сезон. Это происходит в течение многих десятков и сотен лет, в результате чего скапливается огромная масса снега. По мере накопления снега под действием собственной массы (силы тяжести), а также под влиянием суточных колебаний температур происходит частичное таяние снега и замерзание в порах просачивающейся воды. Снег уплотняется и превращается в своеобразную зернистую массу, которую называют фирном. Фирн состоит из прозрачных зёрен льда, содержащих включения пузырьков воздуха. В высокогорных районах фирн встречается довольно редко, так как там почти не происходит таяния снега. Площади, сложенные фирном, называются фирновыми полями. Поверхность этих полей чаще всего плоская, но может быть и выпуклой или вогнутой. Образовавшийся фирн покрывается новым слоем снега и продолжает уплотняться под действием новых масс снега и постоянно образующегося фирна.

Постепенно зёрна фирна в результате постоянного уплотнения сливаются в сплошной прозрачный лёд, носящий название глетчерного льда и представляющего собой настоящий ледниковый лёд, который состоит из кристалличе-

50

Транспортировка обломочного материала ветром осуществляется механическим (физическим) способом, т. е. в виде обломков разных размеров и разной формы. Выбиваемые ветром частицы горных пород переносятся на некоторое расстояние. Перенос ветром происходит двумя способами – во взвешенном состоянии и волоком. Мелкие частицы – пылинки, песчинки переносятся во взвешенном состоянии. При этом размер переносимых во взвешенном состоянии частиц зависит от скорости ветра: сильный ветер может поднимать в воздух и переносить даже крупные песчинки, а слабый ветер – только мелкие глинистые частицы. При скорости ветра до 6,5 м/сек переносятся частицы диаметром до 0,25 мм; при скорости ветра до 8,5 м/сек – до 0,5 мм; при скорости до 11,5 м/сек– диаметромдо1 мм, априскоростидо13 м/сек– диаметромдо 1,5 мм.

Перенос ветром волоком по поверхности Земли происходит в том случае, если у ветра недостаточно энергии для подъёма этих частиц над поверхностью планеты. В таком случае песчинки в результате совместного с другими песчинками перемещения по поверхности земли получают возможность сгладить острые края и приобрести окатанную или более окатанную форму, чем она была до транспортировки. Этим закладываются новые черты будущей горной породы, которая может образоваться после накопления материала и прохождения необходимых для преобразования в горную породу процессов.

Ветер может выдувать и развеивать на разные расстояния песчаные и более мелкие частицы с поверхности, сложенной глинистыми, алевритовыми и песчаными породами. Процесс выдувания и развеивания частиц ветром называется дефляцией. Этот процесс интересен тем, что может способствовать удалению лёгких частиц из осадка, в составе которого находятся россыпеобразующие минералы с большим удельным весом (золото, платина), производя естественное обогащение этого осадка полезными минералами. Существует мнение, что процесс дефляции может приводить к образованию дефляционных россыпей.

Аккумуляция осадков при геологической деятельности ветра или накопление происходит в результате ослабления или прекращения ветра, а также при встрече потока воздуха (с содержащимися в нём во взвешенном состоянии твёрдыми частицами горных пород) непреодолимого препятствия: естественного обнажения горных пород, неровностей рельефа, растительности и др. Ударяясь о препятствие, ветер теряет скорость, а переносимые частицы падают на поверхность Земли и накапливаются постепенно в виде определённых размеров геологического тела.

Во всех случаях воздух перемещается из областей с высоким давлением в области с более низким давлением. Скорость ветра в тропосфере возрастает с

47

высотой и достигает максимальных значений на высоте 8-10 км. Ветер имеет две основные характеристики: направление и скорость, которые могут быть весьма изменчивыми. Под ветром понимают его горизонтальную составляющую, вертикальная составляющая ветра обычно в сотни раз меньше горизонтальной и заметной величины достигает только в высокогорных районах или в облаках.

Горные породы, которые образуются в результате геологической деятельности ветра, называются эоловыми. Они представлены преимущественно песчано-глинистыми или лёссовыми отложениями.

Геологическая деятельность ветра приводит к образованию своеобразных форм рельефа на поверхности Земли, бедной или лишённой растительности. Такими формами являются дюны и барханы, подвижные формы, которые иногда называют «движущимися песками».

Барханы представляют собой асимметричные песчаные холмы серповидной формы, образующиеся при разнонаправленном ветре в областях накопления продуктов развеивания. Высота барханов часто не превышает 10 м, но при благоприятных условиях – длительно действующем ветре и его однонаправленности – она может достигать 100-150 м.

При перемещении барханы сливаются в длинные цепи холмов и напоминают застывшие морские волны. Скорость передвижения барханов зависит от их размеров, силы и продолжительности. Мелкие барханы перемещаются со скоростью до 10 м в сутки, очень крупные барханы за год могут переместиться всего на несколько метров.

Дюны (рис. 9) по своей природе являются разновидностью барханов. Это удлиненные холмы с округлой вершиной, образующиеся в результате переноса песка ветром на побережьях морей и океанов. Распространены они на плоских низких берегах морей, богатых намывным песком, например, на побережье Ба-

гим наветренным и крутым подветренным склонами. Высота дюн зависит также от скорости ветра, количества песка и размеров песчинок.

Чем крупнее песчинки, тем большую высоту имеют дюны. По берегам Балтийского моря высота дюн составляет 30-40 м, на Французском побережье Атлантического океана она достигает 100-200 м, а в Тунисе, по берегам Средиземного моря превышает 200 м. Дюны могут соединяться, образуя цепи, например, на побережье Баренцева моря в районе между мысами Барминым и Большим Румяничным.

Скорость перемещения дюн зависит и от характера береговой растительности. Пышная наземная растительность сдерживает перемещение дюн, а в тундровых районах северного полушария продвижение дюн замедлено вязкой карликовой березкой. Обычно скорость перемещения дюн укладывается в 1-20 м за год; небольшие дюны высотой до 1 м (на побережье Северного Ледовитого океана) движутся со скоростью до 3 м в год.

Результатом деятельности ветра могут быть глинистые и лёссовые пустыни. Первые представляют собой неглубокие котловины, покрытые глинистой коркой, которые называются такырами. Корка растрескивается на дневной поверхности с образованием многоугольных плиток. На месте высоких соляных озёр образуются солончаковые пустыни, покрытые рыхлой солью и глиной, – они называются сорами. Лёссовые пустыни образуются в результате накопления мельчайших частиц (размером 0,05-0,01 мм), переносимых ветром.

Эоловые отложения являются рыхлыми образованиями, часто с четко выраженной косой слоистостью, которая образуется в результате изменения скорости и направления ветра в процессе его геологической деятельности.

2.1.3 Ледники

Ледниками называют естественные скопления кристаллического льда, имеющие значительные размеры и образованные из атмосферных осадков (преимущественно твёрдых) на поверхности Земли.

Для образования ледников необходимы определённые обязательные условия, а именно:

1. Низкая среднегодовая температура, составляющая менее 0˚С, т. е. область отрицательных среднегодовых температур (именно преобладание отрицательных температур является главной помехой для таяния накопленного за холодный период снега). Лучше всего это условие реализуется в странах с холодным климатом – в полярных областях и высокогорных районах. При этом высота образования ледников зависит от географической широты: в тропических

49

горных породах, особенно в верхней части быстро остывающего слоя, образуются многочисленные, разные по форме и размерам пустоты, придающие этим породам часто пористый облик. Такими породами являются, например, пемза, миндалекаменные базальты (часто с более поздним заполнением пор кристаллизующимися из гидротермальных растворов минералами).

По составу выделяют несколько групп магматических горных пород, причём интрузивные и эффузивные магматические горные породы находятся в одних и тех же группах. Различие магматических горных пород по составу заключается как в химических, так и в минеральных особенностях пород. В основу классификации по составу положено содержание в горной породе главного химического соединения – кремнекислоты (кремнезёма) – SiO2. По содержанию щелочных элементов магматические горные породы разделяют на известковисто-щелочные или нормальные (породы нормального ряда), в которых содержание

Na2O+K2O+CaO>Al2O3>Na2O+K2O, и щелочные, в которых Na2O+K2O>Al2O3.

Щелочные горные породы составляют в земной коре менее 2% всех магматических горных пород и встречаются относительно редко, поэтому наше внимание будет уделено только породам нормального ряда.

Как уже отмечено выше, они разделяются по содержанию SiO2 на четыре группы: кислые, средние, основные и ультраосновные (табл. 3).

Таблица 3 Классификация магматических горных пород по составу

Химический и минеральный состав магматических горных пород тесно взаимосвязаны и отражают друг друга довольно чётко. Так, главным минералом кремнекислоты, являющейся главной составляющей магмы, является минерал кварц. В большинстве случаев как породообразующий минерал он имеет белый цвет, и это придаёт соответствующую окраску горным породам, его содержащим. Такую же важную роль в окраске горных пород играют такие породообразующие минералы, как: полевые шпаты (светлоокрашенные), роговые обманки, пироксены и оливин (темноокрашенные).

Содержание в горной породе кремнекислоты определяет минеральный состав этой породы. При высоком содержании кремнекислоты образуются кислые породы, которые в обязательном порядке содержат кварц, калиевые поле-

96

водной зоны, сглаживает их, «замазывая» собою. Внешняя граница шельфа образуется береговой линией, а внутренняя часто бывает хорошо обозначена пе-

достигает 5000-5500 м. Площадь поверхности материкового склона составляет около 15% площади Мирового океана.

Океаническое ложе занимает по площади большую часть дна Мирового океана – около 75%. Отличается оно от более мелководных зон очень сильно расчленённым рельефом и глубинами 5500-6000 м. Главные типы рельефа здесь представлены котловинами и срединноокеаническими хребтами. Котловины имеют изометрическую форму и относительно плоское дно. В их пределах выделяются глубоководные долины и плосковершинные горы столового типа, иногда выходящие над поверхностью океана в виде островов. Ширина котловин может достигать нескольких тысяч километров. Глубина долин достигает 200 м при ширине 3-5 км и протяжённости до 100120 км. Срединно-океанические хребты представляют собой систему крупных, сильно расчленённых подводных поднятий. Хребты расчленены рифтовыми долинами, многочисленными разломами продольного и поперечного направления и вулканическими постройками. Глубинные разломы имеют протяжённость, превышающую 1000 км, и называются трансформными. Один из наиболее чётко выраженных срединно-океанических хребтов расположен в центральной части Атлантического океана и протягивается между Африкой и Южной Америкой в южной части океана, между Северной Америкой и Европой – в северной части.

65

ляющиеся продуктом кристаллизации кислой магмы, также широко распространены повсеместно на Земле и приурочены к самым разным возрастным интервалам – от самых древних (архейских) до современных. Относительно условий образования гранитной магмы существуют разные представления, что объясняется довольно сильными различиями в составе этих пород. Гранитная магма может быть образована двумя известными способами: 1) в мантии – в результате общего плавления пород; 2) в процессе селективного плавления, анатексиса и палингенеза в гранитном слое земной коры – такую магму длительное время считали метаморфогенной, слагающей переходную зону между областями ультраметаморфизма и магматизма.

В последние годы высказываются многочисленные мнения о первичности андезитовой и ультраосновной (перидотитовой) магмы. Эти мнения имеют под собой достаточно убедительные научные основания. Андезитовая магма в настоящее время в огромных количествах выбрасывается на поверхность планеты из вулканов островных дуг. Некоторые учёные считают эту магму наиболее кислой из всех существующих магм, а также то, что возникает она в процессе селективного плавления в верхней мантии. Существуют и другие гипотезы об условиях образования андезитовой магмы: образующейся в результате переплавления континентальной земной коры и перемешивания вещества разных её слоёв или образующейся в качестве продукта дифференциации базальтовой магмы.

Вообще роль процессов дифференциации первичной магмы зачастую недостаточно оценивается. В разных ситуациях для сложно построенной земной коры при продвижении через неё разных по составу магм дифференциация способна творить чудеса. Тем более что существуют прекрасные примеры постепенных переходов между магматическими породами разного состава.

Заключая разговор о типах первичных магм, хотелось бы отметить, что вполне возможно существование и первичных самостоятельных магм ультраосновного состава. Подтверждением этого являются существующие протяжённые пояса ультраосновных горных пород. Поскольку наиболее распространёнными магмами являются (кислые) и базальтовые (основные), приведём некоторые отличительные черты этих магм:

базальтовая магма

тяжёлая

вязкая

газонасыщенная

94

количества взвешенных частиц, рассеивающих солнечный свет, она синезелёная или зелёная, а в местах впадения крупных рек – цвет жёлтый или даже коричневый из-за обилия обломочного материала вблизи берегов. Солнечные лучи свободно проникают до глубины 150-500 м и обеспечивают благоприятные условия для жизнедеятельности организмов. До глубины 4000 м располагается полусветовая зона, ниже которой находится зона полной темноты.

Движение морской воды вызывается ветром, притяжением Луны и Солнца, неравномерностью температуры и солёности. Различают разные способы перемещения морской воды: волновой, приливно-отливный и течениями.

Волновые движения воды вызываются ветром, приливами и землетрясениями. Ветровые волны образуются в верхнем слое воды и проникают на глубину до 50-60 м. Высота таких волн достигает 16 м. Приливные и сейсмические волны (цунами) охватывают всю толщу воды и могут образовывать ещё более высокие волны.

Приливы и отливы – регулярные колебания уровня воды в открытых морях и океанах. Чаще они имеют полусуточный режим, т. е. происходят два раза в сутки, примерно через каждые 12 часов. Высота подъёма воды у берегов составляет от 3-6 м до 18 м, а в открытом океане – не более 1 м. В некоторых районах (Охотское море, Японское море) приливы происходят один раз в сутки с подъёмом воды у берега до 6 м.

Течения – горизонтальные перемещения воды под действием разницы температур и солёности вод, а также под действием постоянных и периодических ветров.

Живые организмы населяют океан от поверхности до наибольших глубин. Среди них различаются пелагические, населяющие толщу воды, и донные организмы.

Донные организмы называются бентосом. Эти организмы (растительные и животные) не имеют органов передвижения или они у них слабо развиты. Большинство этих организмов ведёт прикреплённый образ жизни, прирастая ко дну бассейна. К ним относятся: морские лилии, губки, кораллы, мшанки, водоросли и др. Некоторые из бентонных организмов могут перемещаться на небольшие расстояния (гастроподы, морские ежи, морские звёзды).

Пелагические организмы представлены двумя группами – планктоном и активно плавающими – нектоном.

Планктон представлен главным образом мелкими одноклеточными животными: фораминиферами, радиоляриями и т. д., а также растениями: диатомовыми и другими водорослями. Эти организмы переносятся волнами, мор-

67

скими течениями, приливами и отливами. Несмотря на микроскопические размеры они играют очень большую роль в образовании органогенных горных пород благодаря своей огромной массе в Мировом океане.

Нектон представлен рыбами и морскими беспозвоночными организмами. Несмотря на большие размеры и значительное количество этот тип организмов играет наименьшую роль в осадконакоплении, т. к. мягкое тело их разлагается, а в ископаемом состоянии сохраняются только зубы акул, чешуя рыб и ушные кости китов.

Моря и океаны осуществляют разрушительную, транспортировочную и аккумулятивную работу.

Разрушительная работа морей называется абразией. Она осуществляется механическим способом под действием ударных волн, обрушивающихся на берег, и ударов обломков горных пород, переносимых морской водой, а также в результате воздействия морской воды, являющейся химически активным веществом, на горные породы дна и берегов. Оба эти способа могут проявляться отдельно или совместно. В отличие от работы реки разрушительная работа морской воды в большей степени осуществляется химическим способом. Степень механического разрушения берегов морем во время сильных волнений значительно возрастает, морская вода становится способной переносить во взвешенном состоянии очень крупные обломки, которые, ударяясь о берег, производят ударно-разрушительную работу механического типа.

Транспортировочная работа. В отличие от рек морские воды переносят не только продукты абразии, но и огромные массы обломочного материала, выносимого в море реками. Перемещение обломочного материала по дну волновыми движениями морской воды осуществляется только в зоне шельфа. В пределах остальной части дна перемещаются лишь частицы, находящиеся во взвешенном состоянии. Постоянные морские течения переносят крупный обломочный материал на довольно большие расстояния. Приливные перемещения воды приводят к закономерному размещению этого материала по площади бассейна. Они формируют горизонтальную зональность: более грубые обломки располагаются ближе к береговой линии, более тонкозернистые – во внутренних частях морского бассейна. При этом происходит дифференциация обломочного материала по размерам обломков и удельному весу минералов. Многократное перемещение обломков приводит к исключительно чёткому распределению обломков по размерам, т. е. к образованию хорошей сортировки морских обломочных отложений. В процессе транспортировки обломочного материала приливноотливными движениями происходит также стирание острых краёв при трении

68

полем Земли и тектоническими движениями. Благодаря тепловому полю в нижней части земной коры или верхней части мантии Земли происходит расплавление горных пород и превращение их в магму. Тектонические движения образуют пути для продвижения магмы из земных недр к поверхности или её излиянию на поверхность. Магма остывает и кристаллизуется на разных глубинах в недрах Земли или на её поверхности. В связи с этим различают по глубинности абиссальный, гипабиссальный, субвулканический и вулканический (поверхностный) вулканизм.

Исходным материалом магматизма является магма. Магма – это расплавленная масса преимущественно силикатного состава, высокотемпературный природный расплав, обогащенный растворёнными в ней перегретыми газообразными веществами. В составе магмы преобладают кислород, кремний, алюминий, железо, магний, калий, натрий. Магма может содержать значительное количество паров воды, окислов углерода, водород, сероводород, хлор, бром и другие газы.

Излившаяся на поверхность планеты магма образует потоки и покровы разных размеров, а застывшая в недрах (в зависимости от размеров и формы полостей, а также состава магмы) образует разнообразные по форме и размерам тела, о которых речь пойдёт несколько ниже.

Долгое время считалось, что первичными магмами могут быть только две: гранитная (кислая) и базальтовая (основная). При этом ещё до 1929 г. Боуэн отстаивал мнение о существовании лишь базальтовой магмы, из которой в процессе раскристаллизации образуются все остальные её разновидности. Русский петрограф Ф. Ю. Левинсон-Лессинг [20] был твёрдо уверен, что существуют, по крайней мере, две первичные самостоятельные магмы – базальтовая и гранитная.

Сейчас можно с большой уверенностью говорить, что обе магмы существуют совершенно самостоятельно. Существование магмы базальтового состава имеет подтверждение следующими фактами: базальты – продукты остывания этой магмы, распространены по всей планете повсеместно, независимо от типа земной коры – на континентальной, океанической и переходной; базальты известны на всех возрастных уровнях – от древнейших до современных – и при этом их состав довольно постоянен. Кроме того, современные исследования доказали существование базальтовых пород на Луне и других планетах Солнечной системы. Следовательно, базальтовая магма распространена в пределах Солнечной системы во всей доступной исследованиям геологической истории.

Аналогичные доводы существуют и в пользу существования первичной самостоятельной гранитной (кислой) магмы. Породы гранитного состава, яв-

93

Глава 3. ЭНДОГЕННЫЕ ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

В этой части учебника рассматриваются проблемы, связанные с внутрипланетными процессами, приводящими к образованию двух весьма важных типов горных пород: магматических и метаморфических, а также с процессами, приводящими к изменению первичных условий залегания горных пород под действием внутренней энергии, в разнонаправленных движениях блоков земной коры.

Третья глава учебника содержит три основных раздела:

1.Магматизм и магматические горные породы.

2.Метаморфизм и метаморфические горные породы.

3.Тектонические процессы и структуры.

3.1 МАГМАТИЗМ

Магматизм наряду с метаморфизмом и тектоникой является эндогенным геологическим процессом, происходящим в недрах Земли и связанным с проявлением внутренней энергии планеты, прежде всего с её тепловым полем, которое было охарактеризовано выше.

Рассмотрим основные особенности этого сложного и мощного геологического процесса, являющегося одним из проявлений развития Земли.

История геологического развития Земли может быть представлена как постоянное противостояние, борьба экзогенных и эндогенных геологических процессов или продуктов их деятельности. Эндогенные геологические процессы приводят к образованию горных сооружений, которые разрушаются деятельностью экзогенных геологических процессов: выветривания, рек, ледников и прочих. Однако за всю продолжительную историю планета не стала плоской в результате того, что выравненные участки из-за проявления новых эндогенных процессов всё снова и снова воздымались в виде горных сооружений, вулканических построек, поднятых блоков земной коры и давали непрерывную работу новым экзогенным геологическим процессам.

3.1.1 Общие понятия о магматизме

Магматизм является эндогенным геологическим процессом, связанным с выплавлением магмы в глубоких недрах Земли, её продвижением к поверхности, остыванием и превращением в магматические горные породы. Весь процесс магматизма связан с двумя главными действующими силами: тепловым

92

их друг о друга, о дно и берег, т. е. интенсивное окатывание обломков, благодаря чему морские обломочные горные породы характеризуются высокой степенью окатанности обломков, что является одной из основных черт этих отложений. Аккумулятивная работа в разных частях морского бассейна происходит по-разному. Материал в море приносят реки, ветер, плавающие льды, морская вода. Осаждаются остатки живых организмов из морской воды, осаждаются продукты наземного и подводного вулканизма, а также атмосферная и космическая пыль.

Главными факторами, определяющими тип морских отложений, являются рельеф и глубина морского дна, удалённость береговой линии и климат. В зависимости от этих факторов в Мировом океане выделяют следующие четыре зоны осадконакопления:

1 – литоральную – в зоне действия приливов и отливов; 2 – сублиторальную – в зоне остальной зоны шельфа до глубины 150-200 м; 3 – батиальную – в зоне материкового склона;

4 – абиссальную – в зоне ложа Мирового океана и океанических впадин. Осадки первых двух зон называются неритовыми, в их составе выделяют

терригенные осадки, образующиеся вблизи берега за счёт его разрушения и приноса обломочного материала реками; органогенные осадки, образованные в результате отмирания бентоса, живущего в этой зоне, и планктона; хемогенные осадки, образованные в результате растворения пород берега и невозможности переноса растворённых в морской воде веществ на большие расстояния, а также в результате выпадения нерастворимых осадков из пересыщенных растворов и на геохимических барьерах.

Осадки глубоководных зон называются пелагическими. Состоят они из терригенных тонкозернистых осадков, осаждающихся из атмосферной и космической пыли, вулканического пепла и тонких частиц, приносимых морской водой во взвешенном состоянии, из органических остатков, образовавшихся при осаждении планктона: известковистых илов, состоящих из остатков фораминифер, радиолярий, глобигерин, диатомовых водорослей. Первые образуются до глубины 4500 м, глубже они растворяются; диатомовые кремнистые водоросли распространены до глубины 1-6 км в полярных областях; радиоляриевые кремнистые накапливаются на глубинах до 8000 м. На глубинах более 6-8 км накапливаются красные океанические илы, состоящие из ушных костей китов, зубов акул, вулканического материала и космической пыли.

В прибрежной части моря образуются осадки, которые являются наиболее благоприятным вместилищем горючих жидких и газообразных полезных

69

ископаемых: нефти, конденсата, газа. Это высокопористые обломочные горные породы, преимущественно песчаники и карбонатные породы, среди которых выделяются весьма перспективные на нефть и газ рифовые образования. Рифы представляют собой органогенную постройку, растущую со дна морей и приближающуюся к поверхности моря (океана). Образуются они на глубине 5-50 м на каменистом дне при нормальной (средней) солёности воды.

Обрывистые берега являются участками накопления грубообломочного материала, плоские берега – участками накопления органогенного и хемогенного материала.

Своеобразными частями морских бассейнов являются лагуны – заливы моря, отделённые от открытой части моря подводными препятствиями – барьерами, препятствующими свободному обмену водой между лагуной и морем. В зависимости от количества впадающих в лагуну рек они могут быть опреснёнными (при большом поступлении пресных вод из рек) или засолонёнными (при малом поступлении в лагуну речных пресных вод). Каждый из названных типов лагуны отличается своеобразием формирующихся в них осадков – фаций.

2.2.3 Озера и болота

Геологическая работа озёр и болот очень близка по своей сути к работе морей, но отличается масштабами и некоторыми принципиальными чертами. Крупные озёра производят почти неотличимую от морей геологическую деятельность, особенно солёные озёра. Отличие заключается в меньших размерах этих замкнутых водных бассейнов и, соответственно, в меньшей интенсивности их работы. Сказывается также отсутствие в озёрах, как и в закрытых морях, приливов и отливов. Источниками питания озёр являются атмосфера (её осадки), реки и подземные воды. По сравнению с морями резко повышена роль подземных вод как источников питания озёр.

Разрушительная работа озёр называется озёрной абразией. Она проявляется значительно слабее, чем в морях. При транспортировке ослаблена роль сглаживания острых краёв обломков и сортировки обломочного материала, а также роль органогенного осадконакопления. Обломочные отложения озёр представлены галькой, гравием, песками, алевритами, глинами, илами. Органогенный материал состоит из скоплений раковин и органических илов. В бессточных озёрах образуются хемогенные осадки, в том числе разные по составу соли и железные руды. Озёра, если в них впадает много полноводных рек, приносящих обломочный материал, быстро заносятся этим материалом, зарастают и могут превращаться в болота.

70

Засолонённая лагуна при плохом водообмене с морским бассейном не имеет вовсе или не имеет значительного количества впадающих в неё рек. В связи с этим происходит интенсивное испарение воды из лагуны и её постоянное засолонение. Фации таких лагун представлены преимущественно хемогенными осадками: известняками, доломитами, солями, гипсами и ангидритами, а также другими осадками. В их составе весьма незначительна роль обломочного материала и органических остатков, вплоть до полного их отсутствия.

К лагунным фациям в качестве промежуточных (переходных) между морскими и речными относят также фации дельт и эстуариев. По своим особенностям они ближе прибрежно-морским фациям с присущими им преобладанием обломочного материала, бедностью органическими остатками. Отличаются они и формами залегания осадков, часто образующих разнонаправленные косослоистые серии и слойки.

Значение изучения фаций осадочных горных пород заключается в возможности анализа физико-географических условий их образования по характерным особенностям состава и строения, на чём основан метод фациального анализа. Результатом фациального анализа может быть восстановление древней береговой линии, типа бассейна осадконакопления, его глубины, солёности воды, освещённости, климатических особенностей, характера рельефа на суше или в водных бассейнах и т. д. Детальность фациального расчленения осадков диктуется решаемыми исследователем конкретными задачами и возможностями, вызывающими эту детальность.

В результате фациальных исследований (фациального анализа) составляются фациальные, литолого-фациальные или палеофациальные карты на любой интересующий исследователя отрезок геологического времени, например, на начало или конец франского, на начало или конец раннекаменноугольного времени и т. д. При изучении бокситов Южного Тимана большой практический интерес представляют литолого-палеофациальные карты на разные уровни визейского времени. На этих картах показываются все особенности фациальных обстановок, состав образованных к этому времени осадков, линии одинаковых мощностей этих осадков – изопахиты, направления сноса обломочного материала, направления течений, расположение береговой линии моря и другие сведения, необходимые в каждом конкретном случае. Фациальные карты разного содержания чрезвычайно важны при планировании и проведении поисковых работ на разные полезные ископаемые (на нефть и газ, бокситы, россыпи и т. д.).

Наука, занимающаяся изучением фаций осадочных горных пород, назы-

вается учением о фациях.

91

мов и их участие в накапливаемом осадке. Учитываются также условия освещённости, близость области сноса обломочного материала, тепловой и солевой режимы и связанная с ними возможность хемогенного осадконакопления.

Среди морских фаций выделяют две главные группы: неритовые – мелководные и пелагические – глубоководные. Эти группы подразделяются более дробно. Так, например, среди неритовых можно выделить прибрежные фации, формирующиеся на глубинах до 20 м (обломочные, часто грубообломочные фации), и шельфовые фации или мелководные, сформированные на глубинах от 20 до 200-500 м, в которых резко возрастает роль органогенного материала и хемогенных осадков. Более дробное подразделение шельфовых фаций может производиться по месту их формирования в зависимости от глубины или микроформ подводного рельефа, а также по литологическому составу (галечная, гравийная, псаммитовая, алевритовая, пелитовая). Дальнейшая классификация каждой из названных фаций шельфа может носить и более тонкий гранулометрический характер. Например, среди псаммитовой фации можно выделить: грубопсаммитовую, крупнопсаммитовую, среднепсаммитовую, мелкопсаммитовую и тонкопсаммитовую. Каждая из этих фаций будет характеризовать более конкретные физико-географические условия или обстановки.

Пелагические фации разделяют на батиальные и абиссальные, которые также имеют более дробные подразделения на конкретные фации или микрофации, определяемые особенностями окраски, химического или минерального состава, включённых в них органических остатков и т. д.

Лагунные фации отличаются значительным своеобразием состава и условий формирования. Лагуна представляет собой мелководный естественный водоём, отделённый от открытого морского бассейна полосой береговых валов или другими препятствиями, затрудняющими водообмен между лагуной и морем. Лагунами иногда называют водоёмы, образованные внутри кольцевых коралловых островов – атоллов. Такие лагуны имеют соответственно округлую форму в плане. По солёности различают лагуны двух типов: опреснённые и засолонённые. Соответственно и фацииэтихлагунназываютопреснённымиизасолонёнными.

Опреснённая лагуна при затруднённом водообмене с морским бассейном имеет большое количество впадающих в неё рек, которые постоянно приносят пресную воду и огромное количество обломочного материала. Фации таких лагун характеризуются преобладанием обломочного материала, большим количеством и разнообразием органических остатков морского и континентального типов. Дробное подразделение фаций опреснённых лагун производится аналогично морским фациям с выделением конкретных разновидностей по глубинности, приуроченности к формам рельефа и литологическому составу.

90

Болота представляют собой участки поверхности Земли с избыточным увлажнением почвы и развитием своеобразной болотной растительности с образованием торфов, который со временем превращается в бурый уголь. В результате метаморфизма, под действием высоких температур и давлений без доступа воздуха торф и бурый уголь превращаются в каменный уголь.

Кроме торфов в болотах накапливается тонкий обломочный материал, приносимый ветром и реками.

2.2.4 Подземные воды

Являясь составной частью гидросферы, подземные воды производят, в отличие от поверхностных вод, очень своеобразную геологическую работу. Они располагаются в промежутках между составными частями горных пород, заполняя поры, трещины и другие пустоты, в связи с чем не обладают свободной энергией и не имеют в большинстве случаев открытой свободной поверхности. Подземные воды просачиваются по порам, трещинам и пустотам горных пород и только на отдельных участках могут свободно перемещаться, например, в подземных пещерах, перенося некоторую часть обломочного материала. Изучением подземных вод занимается специальная наука, которая называется

гидрогеологией.

Подземные воды являются важным источником питьевого и технического водоснабжения. Часто они содержат в растворённом состоянии различные соли, химические элементы и в этом случае называются минеральными (Ессентуки, Нарзан, Нафтуся, Ухтинская). Существуют также термальные воды, нагретые в земной коре до разных температур. Такие воды используются в качестве источников тепла для обогревания производственных и жилых помещений, теплиц и других сооружений.

Воды могут находиться в жидком, твёрдом и парообразном состоянии. Твёрдая вода представляет собой лёд. В парообразном состоянии находятся водяные пары, заполняющие поры, трещины и другие пустоты в горных породах. Жидкая вода может находиться в горных породах и минералах в разных видах:

1)гигроскопическая вода сплошной плёнкой или в виде мелких капелек покрывает стенки разных пустот в горных породах. Она не может перемещаться под действием силы тяжести, а выделяется из породы нагреванием до температуры более 100˚С, в результате чего переходит в парообразное состояние и уходит по пустотам и трещинам;

2)плёночная вода образует сплошную плёнку толщиной в несколько молекул на поверхности зёрен и перемещается от участков с большей толщиной

71

плёнки к участкам с меньшей толщиной плёнки вплоть до выравнивания толщины слоя воды;

3)капиллярная вода заполняет трещины и пустоты в горных породах и удерживается в них благодаря силам поверхностного натяжения. Особенность этого типа вод состоит в том, что их перемещение происходит в любом направлении и не зависит от силы тяжести;

4)гравитационная вода передвигается по пустотам и трещинам горных пород под действием собственной силы тяжести. В отличие от других типов вод, гравитационная образует зеркало или уровень.

Всоставе минералов различают следующие типы воды:

1)конституционная, которая входит в состав кристаллической решётки минералов в виде разобщенных ионов Н и ОН. Выделить её возможно в результате гидролиза – полного химического разложения минералов;

2)кристаллизационная, которая, в отличие от конституционной, освобождается в результате простого нагревания минералов. Происходит дегидратация, приводящая также к разрушению минерала и превращению его в новый, безводный минерал. Например, нагревание гипса приводит к превращению его

вангидрит;

3)гидратная вода, которая располагается в свободном пространстве кристаллической решётки минерала, её выделение приводит не к разрушению минерала, а только к изменению некоторых физических свойств, не нарушая его структуры.

Образуются подземные воды в разных условиях разными способами. Различают четыре главных способа и соответственно четыре главных их типа:

1. Вадозные или инфильтрационные воды образуются в результате дли-

тельного просачивания атмосферных осадков, а также речных или озёрных вод сквозь толщу проницаемых горных пород и их накопления на водоупорных горизонтах.

2. Конденсационные воды распространены в пустынях и полупустынях. Источником воды для них является водяной пар атмосферы, который конденсируется на поверхности Земли в результате суточных колебаний температуры, затем просачивается уже жидкая вода до водоупорного горизонта, образуя небольшие залежи. Примерами могут служить оазисы в пустынях.

3. Реликтовые или остаточные воды являются результатом захороне-

ния поверхностных вод накапливающимися в них обломочными осадками. Чаще всего это бывают занесённые эоловыми отложениями озёра, болота или старицы рек.

72

формированию совершенно определённого комплекса горных пород (осадков), отличающегося от сформированных при других физико-географических обстановках. Краткое определение фации можно выразить таким образом: фация – это обстановка осадконакопления, овеществлённая в осадке или горной породе [13].

Среди существующих фаций осадочных горных пород выделяют три главные группы фаций: континентальные, образованные на континентах; морские, образованные в морских и океанических условиях; лагунные, образованные в лагунных условиях.

Континентальные фации включают горные породы, образованные на поверхности суши: в озёрах, долинах рек, районах действия ледников и т. д. Общей их особенностью является бедность органическими остатками или их полное отсутствие, резкая изменчивость литологического состава. Как и осадочные горные породы, континентальные фации могут быть представлены обломочными, хемогенными или органогенными (например, болотные отложения, обогащённые или сложенные растительными остатками) отложениями.

Континентальная группа фаций подразделяется на целый ряд типов, характеризующих конкретные условия их образования. В этом смысле можно говорить об элювиальных, делювиальных, речных, озёрных, болотных, морских, моренных, флювиогляциальных, выветривания и других фациях.

Каждый из перечисленных типов фаций может быть подразделён на ещё более мелкие разновидности. Так, среди речных фаций выделяются русловые, пойменные, старичные и другие. В свою очередь, среди этих разновидностей можно выделить микрофации пристрежневой части русла с характерным для неё наиболее грубозернистым материалом; микрофации прирусловой отмели с более мелкозернистым и отсортированным материалом, часто характеризующимся косой слоистостью диагонального типа; другие микрофации (косовая и т. д.). Конечным и самым конкретным типом фаций является микрофация, выделенная по литологическому составу горных пород, их текстурноструктурным признакам и органическим остаткам. Аналогично производится дробная классификация и других типов континентальных фаций.

Морские фации связаны с геологической деятельностью морских или океанических бассейнов, где образуются наиболее чёткие и яркие особенности осадка, несущего в себе черты морских обстановок осадконакопления. Это позволяет использовать как бы «законсервированную» или зашифрованную в самих горных породах (или осадках) информацию об условиях их образования.

Типы морских фаций выделяются по принципу глубинности их образования, ибо этот фактор определяет в значительной мере условия жизни организ-

89